Синхронный двигатель с электромагнитной редукцией частоты вращения

 

Использование: в электрических машинах, работающих на зубцовых гармониках. Сущность изобретения: в синхронном двигателе с электромагнитной редукцией частоты вращения, содержащем статор с полюсами, на внутренней поверхности которых расположены зубцы, m-фазную обмотку, выполненную в виде 2mp(где p - число пар полюсов) катушек, размещенных на полюсах, коммутационное устройство и зубчатый безобмоточный ротор, по окружности зубчатого ротора размещены короткозамкнутые витки из немагнитного высокой токопроводимости материала, расположенные на зубцах ротора так, что при любом повороте ротора под каждым полюсом статора находилось бы не менее чем по одному витку. 1 ил.

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к синхронным электродвигателям с электромагнитной редукцией частоты вращения, работающим на зубцовых гармониках магнитного поля.

Известны синхронные редукторные электродвигатели, содержащие зубчатые ротор и статор. На роторе размещена пусковая короткозамкнутая обмотка типа "беличья клетка" [1] .

Недостатком этих электродвигателей является то, что при синхронной скорости вращения ротора в короткозамкнутой обмотке, пересекающей магнитное поле первой гармоники, наводится ток, вызывающий значительные потери в роторе, поскольку сама конфигурация "беличьей клетки" определяет характер растекания тока в теле ротора, а от этого зависит как магнитное насыщение стали ротора при нагрузке, так и электрические потери энергии в нем. Это в конечном итоге снижает энергетические показатели двигателя.

Наиболее близким к изобретению является синхронный двигатель с электромагнитной редукцией частоты вращения, содержащий статор с явновыраженными полюсами, на внутренней поверхности которых выполнены зубцы, m-фазную обмотку, выполненную в виде 2mp (где p - число пар полюсов) катушек, размещенных на полюсах, коммутационное устройство и зубчатый безобмоточный ротор.

Недостатком этого двигателя является то, что из-за пульсации вращающего момента ухудшается стабильность частоты вращения ротора, возникают повышенный шум и вибрация, вызываемые колебаниями низкой частоты.

Цель изобретения - снижение пульсации вращающего момента и улучшение энергетических показателей двигателя.

Цель достигается тем, что по окружности зубчатого ротора размещены короткозамкнутые витки из немагнитного высокой токопроводимости материала, расположенные на зубцах ротора, чтобы при любом повороте ротора под каждым полюсом статора находилось бы не менее чем по одному витку.

На чертеже изображен синхронный двигатель с электромагнитной редукцией частоты вращения.

Синхронный двигатель с электромагнитной редукцией частоты вращения содержит статор 1 с явновыраженными полюсами 2, на внутренней поверхности которых выполнены зубцы 3, m-фазную обмотку, выполненную в виде 2 mp (где p - число пар полюсов 2) катушек 4, размещенных на полюсах 2, коммутационное устройство (не показано) и зубчатый безобмоточный ротор 5, изготовленный из пакета электротехнической стали и насаженный на вал 6. По окружности зубчатого ротора 5 размещены короткозамкнутые витки 7 из немагнитного высокой токопроводимости материала, расположенные на зубцах 8 ротора 5 так, чтобы при любом повороте ротора 5 под каждым полюсом 2 статора 1 находилось бы не менее чем по одному витку 7.

Принцип действия этого двигателя основан на использовании зубцовых гармоник магнитных полей статора и ротора. В общем случае, взаимодействующие между собой поля гармоники статора и гармоники ротора вращаются в пространстве с разными частотами. Поэтому силы взаимодействия полей гармоник в этом случае будут знакопеременны, а моменты, действующие на ротор и статор, - пульсирующими. Эти пульсации вызывают вибрацию и повышенный шум при работе двигателя. Кроме того, недостатком двигателей этого типа является то, что мгновенная скорость вращения их ротора не остается постоянной в течение одного оборота. Эти недостатки снижаются с размещением по окружности зубчатого ротора короткозамкнутых витков из немагнитного высокой токопроводимости материала, расположенных на зубцах ротора так, чтобы при любом повороте ротора под каждым полюсом статора находилось бы не менее чем по одному витку. В этом случае за счет наводимой в короткозамкнутых витках, преимущественно находящихся под полюсами, противоЭДС создаются дополнительные потоки, взаимодействующие с основными зубцовыми потоками, благодаря чему уменьшается амплитуда пульсации силы, а следовательно, и вращающего момента. С другой стороны, в создании дополнительных потоков не малую роль играет первая гармоника основного магнитного поля, что в итоге позволяет полнее использовать электическую энергию, затрачиваемую на преобразование в энергию механическую. Поскольку в области короткозамкнутых витков процессы носят локальный характер и быстро затухают, потери в них незначительны, по сравнению с потерями в "беличьей клетке", а также в сравнении с приносимым положительным эффектом.

Таким образом, использование описанного технического решения позволит снизить пульсации вращающего момента, получить более стабильную частоту вращения ротора, снизить уровень шума и вибрации, вызываемых колебаниями низкой частоты (56) Брускин Д. Э. , Зорохович А. Е. , Хвостов В. С. Электрические машины. Учебник для ВТУЗов, - М. ; Высшая школа, 1979, с. 143.

Авторское свидетельство СССР N 1336167, кл. H 02 K 19/06, 1986.

Формула изобретения

СИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ РЕДУКЦИЕЙ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ, содержащий статор с явновыраженными полюсами, на внутренней поверхности которых выполнены зубцы, m-фазную обмотку, выполненную в виде 2mp (где p - число пар полюсов) катушек, размещенных на полюсах, коммутационное устройство и зубчатый безобмоточный ротор, отличающийся тем, что по окружности зубчатого ротора размещены короткозамкнутые витки из немагнитного высокой токопроводности материала, расположенные на зубцах ротора так, чтобы при любом повороте ротора под каждым полюсом статора находилось бы не менее чем по одному витку.

РИСУНКИ

Рисунок 1